1°) Le courant électrique

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Electricité en continu : rappels d’électrocinétique

1°) Le courant électrique

Ucc = 0V I= Icc U

I

U = Uo = U à vide I= 0 A

U I

Un courant électrique (déplacement de porteur des charges) ne peut s'établir que dans un circuit électrique fermé.

Circuit ouvert ( à vide ) Circuit fermé

cas particulier du court-circuit (danger : à ne pas faire)

Sens conventionnel du courant: par convention, on dit que le courant sort de la borne + du générateur; il est opposé au sens réel du déplacement des porteurs de charges. Ce sont les électrons dans les métaux.

Définition de l'intensité du courant: C'est la quantité d'électricité transportée en une seconde.

i = ∆ q / ∆ t i en Ampère (A), q en Coulomb (C) et t en seconde (s)

si le courant est constant, alors I = Q / t.

L'intensité du courant est une grandeur algébrique, elle se mesure à l'aide d'un ampèremètre.

2°) Différence de potentiel ( d.d.p ). Tension

soit un dipôle AB:

U

AB

= V

A

- V

B

U_AB

A B

U_BA = -U_AB

Ce lit comme suit : la tension entre le point A et le point B ( ou la différence de potentiel entre A et B) est égale au potentiel électrique du point A moins le potentiel électrique du point B.

La tension est une grandeur algébrique, on la mesure à l'aide d'un voltmètre. Elle s’exprime en volt ( V).

3°) Convention d'orientation des dipôles

Convention générateur Convention récepteur

Les grandeurs tension et courant sont I toutes deux considérées positives

U

Bernaud J 1/4

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4°) Lois élémentaires de l'électricité 4.1) Loi des mailles

maille : chemin fermé passant par différents points d'un circuit.

On choisit un sens de parcours arbitraire de la maille et un point de départ.

On affecte le signe + aux tensions dont la flèche indique le même sens.

On affecte le signe - aux tensions dont la flèche indique le sens contraire.

La somme algébrique des tensions rencontrées dans la maille est nulle.

Exemple :

Loi de la maille bleue : U₅ – U₂+ U₃ + U₄ = 0 V Loi de la maille rouge : U₁ – U₅ – U₆ = 0 V

4.2) Loi des noeuds

Un noeud est une connexion, qui relie trois fils au minimum. Il ne peut y avoir une accumulation de charges électriques en un noeud. La loi des noeuds traduit la conservation de la quantité d'électricité.

La somme des intensités des courants arrivant à un noeud est égale à la somme des intensités des courants sortant du même noeud.

U1

U6 U5

U4

U3 U2

I1

I3

I4

I2 I2

C I5

B

A

Loi des nœuds en A : I₁ + I₂ + I₃ = 0 A Loi des nœuds en B : I₅ = I₂ + I₄ Loi des nœuds en C : I4 = I1 + I3 + I5

Bernaud J 2/4

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5°) Dipôles passifs linéaires

C'est un dipôle récepteur, il ne fournit pas d'électricité. Sa caractéristique courant- tension passe par le point ( 0 A, 0 V ).

Exemples: résistors, lampes...

5.1) Loi d'ohm pour une résistance en convention récepteur

R : résistance du résistor ( en Ohm Ω ) G : conductance du résistor ( en Siemens S ) avec G = 1 / R

I = G x U ou U = R x I ( ceci veut dire qu'aux bornes du résistor R, il y a la tension U et qu'il est traversé par le courant I ).

U I rés résistor résistor istor

5.2) Association de résistances

Association série: Des dipôles sont en série lorsqu'ils sont traversés par le même courant et partagent une même connexion qui ne soit pas un nœud de courant.

=

R

2

R

1

R

éq

R_éq = R₁ + R₂

En série, les résistances s'additionnent.

Association parallèle : Des dipôles sont en parallèle, lorsqu'ils sont soumis à la même tension et sont connectés bornes à bornes.

=

R

2

R

1

R

éq

Géq = G1 + G2

2 1

2

1 R

RR R Réq

+×

=

En parallèle, les conductances s'additionnent.

Dans le cas de n résistances R égales :

n R_eq = R

6°) Puissance électrique

6.1) Expression générale

Pour un dipôle quelconque,

i p = u.i u

p en W (Watt) u en V i en A

Bernaud J 3/4

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6.2) Pour une résistance en continu

R P = U.I or U = R.I I

par conséquent P = R. I

²

P = U

²

/ R U

Le résistor dissipe la puissance qu’il reçoit sous forme de chaleur, c’est l’effet Joule.

7°) Energie électrique en régime permanent

I U

Pour un dipôle quelconque, W = P.t = U.I.t

W en J ( Joule ) P en W, t en s

Unité usuelle : le Wh : 1 Wh = 3600 Ws = 3600 J

Pour un dipôle linéaire , W = U.I.t = R.I

²

1°) Le courant électrique